اكتشف علماء يستخدمون تلسكوب جيمس ويب الفضائي مجرة قديمة وبعيدة قد تقدم أدلة على فترة انتقالية حاسمة ربما سمحت للكون المبكر بالخروج من "العصور المظلمة" قبل وقت مبكر مما كان يعتقد سابقا.
وقال الباحثون إن التلسكوب -الذي ينظر إلى الماضي من خلال النظر إلى أعماق الكون- اكتشف مجرة تحمل اسم JADES-GS-z13-1، كما ظهرت بعد نحو 330 مليون سنة من الانفجار العظيم، الذي حدث قبل نحو 13,8 مليار سنة. للمقارنة، يبلغ عمر الأرض حوالي 4,5 مليار سنة.
ويعتقد أن الكون توسع بسرعة كبيرة في غضون جزء من الثانية بعد الانفجار الكبير. وبمجرد أن بردت بدرجة كافية، مرت بمرحلة تعرف باسم العصور المظلمة الكونية، حيث غمرت في ضباب كثيف من الهيدروجين المحايد. وتبع ذلك عصر إعادة التأين، عندما بدأ الضوء يخترق هذا الضباب. توصل تلسكوب ويب إلى أدلة تشير إلى أن المجرة JADES-GS-z13-1 وصلت بالفعل إلى هذه المرحلة.
جوريس ويتستوك، عالم الفيزياء الفلكية في مركز أصل الكون من جامعة كوبنهاجن ومعهد نيلز بور، قال:
« أكد تلسكوب ويب أن JADES-GS-z13-1 هي واحدة من أبعد المجرات المعروفة حتى الآن. »
المؤلف المشارك في الدراسة المنشورة في المجلة الطبيعةويضيف ويتستوك:
« وعلى عكس المجرات البعيدة الأخرى، تظهر هذه المجرة علامة واضحة للغاية على وجود مصدر قوي للأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة، مما يشير إلى أنها بدأت عملية إعادة التأين قبل وقت طويل من المتوقع. »
لغز لم يُحل بعد
الفترة التي تشكلت فيها النجوم والثقوب السوداء والمجرات الأولى تسمى الفجر الكوني. خلال هذه المرحلة، أدت الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة إلى تغيير كيمياء الهيدروجين المحايد، مما أدى إلى بدء عملية إعادة التأين التي سمحت للضوء بالتداول بحرية، مما أدى إلى إضاءة الكون.
يوضح كيفن هاينلاين، عالم الفيزياء الفلكية في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا والمؤلف المشارك للدراسة:
« بعد الانفجار الكبير، كان الكون عبارة عن خليط من غازي الهيدروجين والهيليوم والمادة المظلمة، والتي بردت تدريجيا. » ثم أصبح الكون معتمًا تمامًا للأشعة فوق البنفسجية. يطفو الهيدروجين في شكل محايد، كل ذرة مرتبطة بإلكترون واحد. »
يضيف :
« وعندما تشكلت النجوم والمجرات الأولى من هذا الغاز، بدأت الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من النجوم الشابة والثقوب السوداء الضخمة المتنامية في تأين الهيدروجين. "على مدى مئات الملايين من السنين، كان الكون يتغير من الظلام إلى النور.»
ويقول الباحثون إن الضوء الذي اكتشفه ويب قد يأتي من تشكل النجوم المكثف في قلب المجرة، أو من وجود ثقب أسود فائق الكتلة، أو حتى مزيج من الاثنين.
تبلغ مساحة مجرة JADES-GS-z13-1 حوالي 230 سنة ضوئية - أي أنها أصغر بمئات المرات من مجرة درب التبانة. (السنة الضوئية الواحدة تساوي 9,5 تريليون كيلومتر.)
تم إطلاق تلسكوب جيمس ويب من قبل وكالة ناسا في عام 2022 وبدأ تشغيله منذ عام 2023، ويوفر فهمًا أعمق للكون المبكر.
حتى الآن، لم يتم رصد سوى أربع مجرات أقدم، بما في ذلك حاملة الرقم القياسي الحالية، والتي تم رصدها بعد 294 مليون سنة من الانفجار الكبير - دون وجود دليل على إعادة التأين.
أثار الاكتشاف المفاجئ لإشارات إعادة التأين في JADES-GS-z13-1، على شكل فقاعة من الهيدروجين المؤين، دهشة العلماء، حيث كان يُعتقد في السابق أن هذه الظاهرة بدأت بعد ذلك بكثير.
